Параметрический стабилизатор напряжения

Опубликовано 06.01.2010 Ведущий Антон Панкратов

Выходное напряжение выпрямительных схем источников электропитания может иметь недопустимо большие пульсации и зависеть от колебаний напряжения сети и от изменения нагрузки. Для ослабления этих факторов используют стабилизаторы напряжения. Одним из самых простейших стабилизаторов является параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне.
Принцип действия данного стабилизатора основан на стабилизации напряжения на нагрузке на уровне напряжения стабилизации стабилитрона.
Данный стабилизатор представляет собой делитель напряжения, одним из плечей которого является балластный резистор R1, а вторым - соединенные параллельно стабилитрон VD1 и нагрузка Rн. В зависимости от значений входного и выходного напряжений, а также тока нагрузки рассчитываются параметры стабилитрона и балластного сопротивления.
Именно поэтому стабилизаторы такого типа называются параметрическими. Приведем основные соотношения, необходимые для расчета стабилизатора. Имеем следующие исходные данные: входное напряжение 15Вольт, выходное напряжение 10 Вольт, ток потребления нагрузки 20мА. Исходя из этого, выбираем стабилитрон 1N4740A с параметрами: напряжение стабилизации 10В при токе стабилизации 25 мА.
Следующим шагом является подбор балластного резистора. Ток, протекающий через него, является суммой тока стабилизации стабилитрона и тока, потребляемого нагрузкой.
Из закона Ома для участка цепи получаем номинал балластного резистора 120 Ом.
Имея значение сопротивления резистора и ток, текущий через него рассчитываем мощность рассеивания резистора. Мощности в полватта вполне достаточно.
Показателем качества стабилизации напряжения является коэффициент стабилизации, показывающий во сколько раз относительное приращение выходного напряжения меньше вызвавшего его относительного приращения входного напряжения.
Обычно этот коэффициент не превышает 20-50. Проверим наши расчеты на практике.
На макетной плате собран наш стабилизатор, состоящий из балластного резистора номиналом 120 Ом, стабилитрона 1N4740A. В качестве нагрузки используем сборку из резисторов (постоянный на 100 Ом, подстроечный - на 400 Ом, всего 500 Ом). Выставляем входное напряжение 15 вольт и замеряем напряжение стабилизации. Как видим, напряжение стабилизации равно 10,04 В. Проверим работу стабилизатора при изменении входного напряжения, при понижении входного напряжении до 14 Вольт, а также при повышении входного напряжения до 15,5 вольта. Проверим работу стабилизатора при изменении тока нагрузки, для этого уменьшим сопротивление нагрузки до 450 Ом. Как видим, напряжение стабилизации практически неизменно.
Коэффициент стабилизации данного стабилизатора равен 17, что близко к стандартным значениям.